JP2011009694A - 配線基板およびプローブカードならびに電子装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 配線基板の配線層間に生じる浮遊容量を小さくすることで、より高速な素子の検査や、高速の検査ができる高信頼性の配線基板を提供する。
【解決手段】 セラミック配線基板１の上面に複数の絶縁樹脂層２と複数の配線層３とが交互に積層され、絶縁樹脂層２の上下に位置する配線層３間がビア導体４で接続された配線基板であって、配線層３のうち、下から２層目の絶縁樹脂層２の下面に位置する接続用配線層３ａと、セラミック配線基板１の内部から上面に引き出された内部配線１ａの端部とが電気的に接続されており、接続用配線層３ａとセラミック配線基板１との間に絶縁樹脂層２が存在しない空間５がある配線基板である。比誘電率の比較的大きなセラミック配線基板１の内部配線１ａと接続用配線層３ａとの間に比誘電率の小さな空間５が入ることで、これらの間に発生する浮遊容量を減少させることができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、プローブカードに用いられる配線基板または半導体素子や圧電振動子等の電子部品を搭載するための配線基板、ならびにそのような配線基板を用いたプローブカードおよび電子装置に関する。

近年、電子機器の小型化・高密度化に伴い、電子機器に使用される半導体素子のみならず、その半導体素子が搭載されるパッケージや配線基板、あるいは半導体素子の電気的な検査をするためのプローブカードに対しても配線の微細化および高密度化が要求されている。また、半導体素子の高速化に伴って高周波信号の伝送が可能であることも求められ、プローブカードに対しては平坦性に優れていることも求められている。

このような要求にこたえるものとして、微細なパターン加工が可能であり、平坦性および高周波特性に優れた基板として、研磨加工により平坦化したセラミック基板上に薄膜導体と薄膜の絶縁層とを複数層形成した多層配線部を形成した、いわゆるビルドアップ方式の配線基板がある（例えば、特許文献１を参照。）。図７は、従来の配線基板の一例を示す断面図である。従来の配線基板は、複数のセラミック絶縁層11ｂと内部配線11ａおよび外部配線11ｃとから成るセラミック配線基板11の上面の、内部配線11ａが露出した部分の上に薄膜で配線層13を形成し、さらにその上に絶縁樹脂層12と配線層13とを交互に積層して形成されていた。そして、絶縁樹脂層12の上下に位置する配線層13はビア導体14により接続されているものであった。

特開2004−214586号公報

しかしながら、従来の配線基板は、セラミック配線基板11の焼結収縮ばらつきによる寸法ばらつきが±0.2％程度発生することから、研磨加工により平坦化したセラミック配線
基板11上に露出する内部配線11ａの位置も同様にばらつきがあるものであった。そのため、絶縁樹脂層12に形成する配線層13のうち、セラミック配線基板11の内部配線11ａと接続する接続用配線層13ａを形成する場合、セラミック配線基板11の収縮ばらつきを考慮してその大きさを大きくする必要があった。例えば、寸法ばらつきがない場合であれば、セラミック基板11の内部配線11ａの露出する部分の径が100μｍである場合には、接続用配線
層13ａを形成する際の位置合わせのずれが±50μｍであるとすると、接続用配線層13ａの直径を200μｍにすれば内部配線11ａの露出する部分のすべてが接続用配線層13ａと接続
される。これに対して、セラミック配線基板11の寸法ばらつきが±0.2％程度発生する場
合には、200ｍｍ角のセラミック配線基板の場合であれば、配線基板の中心からもっとも
離れた角部では、配線基板の中心を基準とした位置ずれが±280μｍ程度発生する可能性
があり、同様に接続用配線層13ａを形成する際の位置合わせずれである±50μｍを考慮すると、内部配線11ａの露出する部分の径が同じく100μｍである場合には、接続用配線層13の直径を760μｍ程度と大きくすることが必要となる。

このように、積層された樹脂絶縁層12の下面、すなわちセラミック配線基板11の表面の接続用配線層13ａが大きくなると、接続用配線層13ａと配線層13や内部配線11ａとの間に浮遊容量が発生しやすくなる。さらに、接続用配線層13ａとセラミック配線基板11の内部
配線11ａとの間には絶縁樹脂層12に比較して比誘電率の大きいセラミック絶縁層19が存在するので、これらの間に発生する浮遊容量が大きいものとなってしまうという問題点があった。浮遊容量が大きいと、配線基板に流れる信号の立ち上がりが悪くなるために信号の高速伝送ができず、検査の高速化が妨げられることとなる。そして、半導体ウエハの大きさはより大きくなる傾向があり、ウエハの大きさに合わせてプローブカードも大きくして、プローブカード用の配線基板を大型にすると、セラミック配線基板11の収縮ばらつきによる影響が大きくなるので、上記のような問題はより顕著となる。

本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、配線基板の浮遊容量を小さくすることで、より高速な素子の検査や、高速に検査のできる高信頼性の配線基板を提供することにある。

本発明の配線基板は、セラミック配線基板の上面に複数の絶縁樹脂層と複数の配線層とが交互に積層され、前記絶縁樹脂層の上下に位置する前記配線層間がビア導体で接続された配線基板であって、前記配線層のうち、下から２層目の前記絶縁樹脂層の下面に位置する接続用配線層と、前記セラミック配線基板の内部から上面に引き出された内部配線の端部とが電気的に接続されており、前記接続用配線層と前記セラミック配線基板との間に前記絶縁樹脂層が存在しない空間があることを特徴とするものである。

また、本発明の配線基板は、上記構成において、前記内部配線の端部は、前記セラミック配線基板の上面から突出していることを特徴とするものである。

また、本発明の配線基板は、上記各構成において、前記接続用配線層は、前記内部配線の端部との接続部の周囲に導体の非形成部を有することを特徴とするものである。

また、本発明のプローブカードは、上記構成のいずれかの本発明の配線基板と、最上層の前記絶縁樹脂層の上面の前記配線層に接続されたプローブピンとを具備することを特徴とするものである。

また、本発明の電子装置は、上記構成のいずれかの本発明の配線基板と、最上層の前記絶縁樹脂層の上面の前記配線層に接続された電子部品とを具備することを特徴とするものである。

本発明の配線基板によれば、接続用配線層とセラミック配線基板との間に絶縁樹脂層が存在しない空間があることから、セラミック配線基板の内部配線と接続用配線層との間に比誘電率の小さい空間が入ることで、これらの間に発生する浮遊容量を減少させることができるので、より高速の信号を入出力することのできる配線基板となる。

また、本発明の配線基板によれば、上記構成において、内部配線の端部はセラミック配線基板の上面から突出しているときには、熱応力が大きくなるセラミック配線基板と最下層の絶縁樹脂層との界面に、比較的接続強度の弱いビア導体の接続部を有さないので、この部分で配線が破断してしまう可能性が低減された高信頼性の配線基板となる。

また、本発明の配線基板によれば、上記各構成において、接続用配線層が内部配線の端部との接続部の周囲に導体の非形成部を有するときには、接続用配線層の面積が導体の非形成部の面積分だけ小さくなって、セラミック配線基板の内部配線と接続用配線層との間に発生する浮遊容量を減少させることができるので、より高速の信号を入出力することのできる配線基板となる。

また、本発明のプローブカードによれば、上記構成のいずれかの本発明の配線基板と、最上層の絶縁樹脂層の上面の配線層に接続されたプローブピンとを具備することから、より高速の検査が可能な、あるいはより高速の信号で動作する素子の検査をすることが可能なプローブカードとなる。

また、本発明の電子装置によれば、上記構成のいずれかの本発明の配線基板と、最上層の絶縁樹脂層の上面の配線層に接続された電子部品とを具備することから、より高速な信号で動作する電子装置となる。

本発明の配線基板の実施の形態の一例を示す断面図である。 図１のＡ部を拡大して示す断面図である。 本発明の配線基板の他の例の要部を拡大して示す断面図である。 本発明の配線基板の他の例の要部を拡大して示す断面図である。 本発明の配線基板の他の例の要部を拡大して示す断面図である。 （ａ）は図２のＡ−Ａ断面の一例を示す断面図であり、（ｂ）および（ｃ）は図５のＡ−Ａ断面の一例を示す断面図である。 従来の配線基板の一例を示す断面図である。

本発明の配線基板ならびにそれを用いたプローブカードおよび電子装置について、添付の図面を参照しつつ詳細に説明する。図１は、本発明の配線基板の実施の形態の一例を示す断面図である。図２は、図１のＡ部を拡大して示す断面図である。図３〜図５は、図２と同様の本発明の配線基板の他の例の要部を拡大して示す断面図である。図６において、（ａ）は図２のＡ−Ａ断面の一例を示す下面図であり、（ｂ）および（ｃ）は図５のＡ−Ａ断面の一例を示す下面図である。図１〜図６において、１はセラミック配線基板、１ａはセラミック配線基板１の内部配線、１ｂはセラミック配線基板１のセラミック絶縁層、１ｃはセラミック配線基板１の外部配線、２は絶縁樹脂層、３は絶縁樹脂層２の上に形成された配線層、３ａは下から２層目の絶縁樹脂層２の下面に位置する接続用配線層、３ｂは接続用配線層３ａの非形成部、４は絶縁樹脂層２を貫通して形成されたビア導体、５は空間、６は接合材である。

図１に示す例では、配線基板の最表面の配線層３は横方向に７つ並んでおり、絶縁樹脂層２は３層、セラミック配線基板１のセラミック絶縁層１ｂも３層と、簡略化した例を示している。配線基板に搭載する電子部品の端子の数や、プローブカードで検査するウエハ上の半導体素子の数および半導体素子の端子の数、およびそれらの配置に応じて、絶縁樹脂層２、配線層３、ビア導体４、内部配線１ａおよび外部配線１ｃの大きさや配置が設定される。

本発明の配線基板は、図１〜図５に示す例のように、セラミック配線基板１の上面に複数の絶縁樹脂層２と複数の配線層３とが交互に積層され、絶縁樹脂層２の上下に位置する配線層３間がビア導体４で接続された配線基板であって、配線層３のうち、下から２層目の絶縁樹脂層２の下面に位置する接続用配線層３ａと、セラミック配線基板１の内部から上面に引き出された内部配線１ａの端部６とが電気的に接続されており、接続用配線層３ａとセラミック配線基板１との間に絶縁樹脂層２が存在しない空間５があることを特徴とするものである。このような構成としたことから、セラミック配線基板１の内部配線１ａと接続用配線層３ａとの間に比誘電率の小さい空間６が入ることで、これらの間に発生する浮遊容量を減少させることができるので、より高速の信号を入出力することのできる配線基板となる。

図１および図２に示す例では、内部配線１ａの端部はセラミック配線基板１の上面まで引き出されており、はんだや導電性接着剤等の導電性の接合材６を介して接続用配線層３ａと電気的に接続されている。また、図３に示す例では、最下層の絶縁樹脂層２に上層の絶縁樹脂層２に形成されたビア導体４と同様のビア導体４ａを形成して、このビア導体４ａの上面と接続用配線層３ａとがはんだ等の導電性の接合材６を介して電気的に接続されている。このようにすると、接合材６の量を少なくすることができるので、例えば、接合材６としてはんだペーストを用いて加熱して接合する際に、ペースト中の有機成分がガスとなって空間５を膨張させて空間５の周囲で絶縁樹脂層２が剥がれてしまう可能性を低減することができる。また、はんだペーストを塗布してリフロー加熱することによってセラミック配線基板１の上にはんだバンプを形成した後に再度はんだバンプを溶融させて接続すれば、このような絶縁樹脂層２の剥がれの問題はないが、はんだバンプの形成に関する工程が別に必要となる。接合材６の厚みが薄い場合は、絶縁樹脂層２にビア導体４や配線層３を形成するのと同様に、薄膜形成技術により接合材６の層を形成することができる。

また、本発明の配線基板は、上記構成において、図４に示す例のように、内部配線１ａの端部は、セラミック配線基板１の上面から突出していることが好ましい。このような構成としたことから、熱応力が大きくなるセラミック配線基板１と最下層の絶縁樹脂層２との界面に、比較的接続強度の弱いビア導体４ａの端面と内部配線１ａとの接続部を有さず、突出した内部配線１ａは熱応力によりせん断破壊され難いので、配線が破断してしまう可能性が低減された高信頼性の配線基板となる。

また、本発明の配線基板は、図５、図６（ｂ）および図６（ｃ）に示す例のように、上記各構成において、接続用配線層３ａは、内部配線１ａの端部との接続部の周囲に導体の非形成部３ｂを有することが好ましい。このような構成とすることで、図６（ａ）に示す例のように非形成部３ｂを有さないものに比べて接続用配線層３ａの面積が導体の非形成部３ｂの面積分だけ小さくなって、セラミック配線基板１の内部配線１ａと接続用配線層３ａとの間に発生する浮遊容量を減少させることができるので、より高速の信号を入出力することのできる配線基板となる。

セラミック配線基板１は、セラミックスから成る絶縁基体とその表面に形成された外部配線１ｃおよび内部に形成された内部配線１ａを有する。絶縁基体を図１〜図５に示す例のように複数のセラミック絶縁層１ｂで構成し、内部配線１ａを展開することで外部配線１ｃの間隔を大きくすることができる。絶縁樹脂層２の上面の配線層３（接続用配線層３ａ）の間隔が大きい場合は、内部配線１ａを展開する必要がないので、セラミック絶縁層１ｂは１層で構成してもよい。外部配線１ｃは、配線基板を外部回路に接続するためのものである。内部配線１ａは、外部配線１ｃと絶縁樹脂層２に形成された配線層３等と電気的に接続するためのものであり、セラミック絶縁層１ｂ・１ｂ間の内部配線と、セラミック絶縁層１ｂを貫通して内部配線間や内部配線と外部配線１ｃとを接続する内部配線とがある。

セラミック配線基板１のセラミック絶縁層１ｂは、酸化アルミニウム（アルミナ：Ａｌ_２Ｏ_３）質焼結体，窒化アルミニウム（ＡｌＮ）質焼結体，炭化珪素（ＳｉＣ）質焼結体，ムライト質焼結体あるいはガラスセラミックス等のセラミックスから成るものである。プローブカードに用いる場合は、熱膨張係数がウエハを形成するシリコン（Ｓｉ）に近い、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）質焼結体またはガラスセラミックスが好ましい。セラミック絶縁層１ｂがこのようなセラミックスから成るものであると、配線基板上にプローブ端子を形成する際に、プローブ端子やプローブ端子の接合部に加わる、プローブ端子とともに接合されるウエハと配線基板との熱膨張差による熱応力が比較的小さなものとなるので好ましい。また、プローブカードとして用いた場合に、半導体素子の電気特性の測定
時における熱負荷に対する熱変形を有効に防止でき、さらに、高い熱伝達性により内部に熱を滞留させることがない。

セラミック配線基板１の内部配線１ａおよび外部配線１ｃは、セラミック絶縁層１ｂと同時焼成により形成される、タングステン（Ｗ），モリブデン（Ｍｏ），モリブデン−マンガン（Ｍｏ−Ｍｎ）合金，銀（Ａｇ），銅（Ｃｕ），金（Ａｕ），銀−パラジウム（Ｐｄ）合金等の金属を主成分とするメタライズからなるものである。

このようなセラミック配線基板１は、以下の方法により製作される。例えば、セラミック絶縁層１ｂが酸化アルミニウム質焼結体で形成される場合には、まず、酸化アルミニウム，酸化珪素，酸化マグネシウムおよび酸化カルシウムの原材料粉末に適当な有機バインダおよび溶媒を添加混合して泥漿状となすとともに、これをドクターブレード法等によってシート状に成形し、セラミック絶縁層１ｂとなる複数のセラミックグリーンシートを作製する。

次に、セラミックグリーンシートの内部配線１ａが形成される所定位置に適当な打ち抜き加工により貫通孔を形成するとともに、貫通孔に導体ペーストを充填する。また、スクリーン印刷法等によってセラミックグリーンシートの所定位置に内部配線１ａとなる導体ペースト層を10μｍ〜20μｍの厚みに形成する。導体ペーストは、タングステン（Ｗ），モリブデン（Ｍｏ），モリブデン−マンガン（Ｍｏ−Ｍｎ）合金等の融点の高い金属粉末と適当な樹脂バインダおよび溶剤とを混練することにより作製される。

最後に、これらセラミックグリーンシートを重ね合わせて圧着して積層体を作製し、この積層体を1500℃〜1600℃程度の高温で焼成することによって、セラミック配線基板１が作製される。セラミック配線基板１の上面は、セラミック配線基板１の上面を研磨することにより平坦にしておくと、その上に絶縁樹脂層２を形成しやすく、また配線基板の上面が平坦になるので、よりプローブカードに適した配線基板とすることができる。セラミック配線基板１の外部配線１ｃの表面には、腐食防止のためや外部回路との接続性を向上させるために、厚さ１μｍ〜10μｍ程度のニッケルめっき層および厚さ0.1μｍ〜３μｍ程
度の金めっき層を順次形成するとよい。内部配線１ａのセラミック配線基板１の上面に露出する部分（上面から突出する場合は突出する部分の表面）にも、接合材６の接合性のために同様のめっき層を形成してもよい。

内部配線１ａの端部がセラミック配線基板１の上面から突出している、すなわち、セラミック配線基板１の内部配線１ａの一部がセラミック配線基板１の最上層のセラミック絶縁層１ｂから突出したものである場合は、端部が突出した内部配線１ａは、以下のようにして形成することができる。まず、セラミック配線基板１の上面を平坦に研磨し、セラミック配線基板１の内部配線１ａが上面に露出した部分にレジスト膜を形成する。次に、セラミック配線基板１の上面をサンドブラストで研削することによって突出する高さ分だけセラミック絶縁層１ｂのみを研削した後、レジストを剥離することによって、内部配線１ａの端部がセラミック配線基板１の上面から突出したものとなる。

または、内部配線１ａよりセラミック絶縁層１ｂの方がエッチングレートが大きいエッチング方法を用いてもよい。例えば、セラミック絶縁層１ｂがガラスセラミックスであり、内部配線１ａが銅を主成分とする場合であれば、内部配線１ａの銅よりもセラミック絶縁層１ｂのガラスセラミックスの方がＲＩＥエッチングの加工レートが速いので、銅を主成分とする内部配線１ａの上部を柱状に残したままセラミック絶縁層１ｂの表面の除去が可能である。さらにまた、ガラスが溶解しやすく金属は溶解しにくいフッ化アンモニウム等をエッチング液として用いても同様にできる。

あるいは、セラミック配線基板１を作製する際に、内部配線１ａ用の導体ペーストをセラミックグリーンシートより焼結収縮が小さい組成とした、あるいはセラミックグリーンシートより低い温度で焼結収縮してセラミックグリーンシートが焼結収縮するときには収縮しないような組成とした導体ペーストを用いて焼成することにより、内部配線１ａが突出したセラミック配線基板１を作製することができる。さらに、セラミック絶縁層１ｂがガラスセラミックスから成る場合であれば、セラミックグリーンシートが焼結する温度では焼結収縮しない、アルミナ等を主成分とする拘束グリーンシートを積層体の両面に積層して焼成すると、拘束グリーンシートによりセラミックグリーンシートは積層面方向の焼結収縮が抑えられ、厚み方向により収縮しやすくなるので、内部配線１ａを突出させるのがより容易になるとともに、平面方向の収縮が小さく収縮ばらつきや寸法精度が良好なセラミック配線基板１が得られるので好ましい。

上記の例は、端部が突出した内部配線１ａがセラミック配線基板１と同時焼成されて形成されるものであるが、セラミック配線基板１を作製した後に端部が突出した内部配線１ａを形成してもよい。この場合は、以下のようにして形成することができる。

まず、最上層のセラミック絶縁層１ｂとなるセラミックグリーンシートの貫通孔には導体ペーストを充填しないでおき、最上層のセラミック絶縁層１ｂを貫通し、最上層のセラミック絶縁層１ｂと上から２層目のセラミック絶縁層１ｂとの間に形成された内部配線１ａを露出させるような穴を有するセラミック配線基板１を作製する。最上層のセラミック絶縁層１ｂと上から２層目のセラミック絶縁層１ｂとの間に内部配線１ａ（層間の内部配線１ａ）を形成していなくても端部が突出する内部配線１ａを形成することはできるが、セラミックグリーンシートの積層の際の位置ずれを考慮すると、穴の径より大きい層間の内部配線１ａを形成すると、同時焼成で形成された内部配線１ａが穴の底面に確実に露出するので好ましい。

次に、この穴を有するセラミック配線基板１の上に絶縁樹脂層２を形成して、穴の上に位置する部分に貫通孔を形成する。そして、穴の底に露出する内部配線１ａ上にめっき皮膜を形成し、この皮膜の厚みを最上層のセラミック絶縁層１ｂの厚みより厚くすることで、端部がセラミック配線基板１の上面から突出した内部配線１ａとなる。このときに、めっきは電解めっきとし、穴の底に露出する内部配線１ａを電極として、この上に銅等のめっき皮膜が析出するようにすると、アスペクト比が高い場合であってもボイドが含まれない内部配線１ａを形成できるので、高強度で高接合信頼性である、低電気抵抗のものとなるので好ましい。

あるいは、上記工程のめっき皮膜を形成する代わりに、例えば、銅等の金属粉末と樹脂を主成分とする導体ペーストを絶縁樹脂層２の貫通孔からセラミック配線基板１の穴にかけて充填することでも、図４に示す例のような、貫通孔が導体により充填された内部配線１ａを形成することができる。導体ペーストは、銅等の金属粉末と樹脂と溶媒から成り、貫通孔に充填した後に乾燥させることにより固化するものである。

端部が突出した内部配線１ａは、上記のような製造方法および材質の場合には、その径が75μｍ〜200μｍ程度であれば、絶縁樹脂層２の熱膨張係数とセラミック配線基板１の
熱膨張係数との差による熱応力により破断してしまう可能性が小さい。また、このとき、内部配線１ａの、セラミック配線基板１の上面から突出した部分の長さが20μｍ〜50μｍ程度であり、セラミック配線基板１内に位置する部分の長さが100μｍ〜500μｍ程度であれば、熱応力により突出した内部配線１ａとそれが接続されるセラミック配線基板１内の配線１ａとの接続部で破断してしまう可能性が小さい。

絶縁樹脂層２は、ポリイミド樹脂，ポリフェニレンサルファイド樹脂，全芳香族ポリエ
ステル樹脂，ＢＣＢ（ベンゾシクロブテン）樹脂，エポキシ樹脂，ビスマレイミドトリアジン樹脂，ポリフェニレンエーテル樹脂，ポリキノリン樹脂あるいはフッ素樹脂等の絶縁性の樹脂から成るものである。

セラミック配線基板１の上に絶縁樹脂層２、配線層３および接続用配線層３ａを形成するには、空間５となる貫通孔等の空所を有する最下層の絶縁樹脂層２をセラミック配線基板１上に形成し、絶縁樹脂層２および配線層３が交互に積層され、下面には接続用配線層３ａが形成された樹脂基板を作製して、これを最下層の絶縁樹脂層２が形成されたセラミック配線基板１の上に接着することで形成することができる。

絶縁樹脂層２が、例えば、ポリイミド樹脂からなる場合には、セラミック配線基板１の上に最下層の絶縁樹脂層２を形成するには、ワニス状のポリイミド前駆体を基板１の上面にスピンコート法，ダイコート法，カーテンコート法あるいは印刷法等の塗布法により塗布し、しかる後、400℃程度の熱で硬化させてポリイミド化させることによって、10μｍ
〜50μｍ程度の厚みに形成する。あるいは、上記樹脂から成る10μｍ〜50μｍ程度のフィルムの下面に、シロキサン変性ポリアミドイミド樹脂，シロキサン変性ポリイミド樹脂，ポリイミド樹脂，ビスマレイミドトリアジン樹脂あるいはエポキシ樹脂等の樹脂接着剤を乾燥厚みで５μｍ〜20μｍ程度にドクターブレード法等の塗布法にて塗布して乾燥させることで接着剤層を形成し、これをセラミック配線基板１の上に重ねて加熱プレスすることで形成する。そして、この最下層の絶縁樹脂層２の接続用配線層３ａの下に位置する部分を除去して空間５となる空所を形成する。

絶縁樹脂層２に空間５となる空所を形成するには、絶縁樹脂層２の表面に配線層３のパターン形状の開口を有するレジスト膜を形成して、ＲＩＥ（Reactive Ion Etching）等のエッチング法により、絶縁樹脂層２の露出した部分の表面を除去して形成すればよい。このとき、空間５となる空所は、絶縁樹脂層２を厚み方向に全て除去して貫通孔としてもよいし、絶縁樹脂層２の厚みの途中まで除去して凹部としてもよい。ワニス状の樹脂を塗布する方法の場合であれば、空間５となる貫通孔を有する形状に塗布してもよい。あるいは、感光性の樹脂を用いて、例えば露光により空間５となる貫通孔が形成される部分以外を硬化させて、空間５となる貫通孔が形成される部分の樹脂をエッチングにより除去することによって、空間５となる貫通孔を形成してもよい。

空間５となる空所は、樹脂基板をセラミック配線基板１の上に接着する際の位置ずれを考慮して、接続用配線層３ａより一回り大きい開口を有するものとしておいてもよい。そして、上記と同様の接着剤をスクリーン印刷等の塗布法で塗布することによって、絶縁樹脂層２の上面の空間５が形成されていない部分に接着剤層２ａを形成する。

セラミック配線基板１を作製した後に端部が突出した内部配線１ａを形成する場合に、ワニス状の樹脂を塗布することでセラミック配線基板１の上に最下層の絶縁樹脂層２を形成するときは、セラミック配線基板１の上面に形成した穴にワニス状の樹脂が入らないように、絶縁樹脂層２の貫通孔の径が穴の径より大きくなるように塗布するのが好ましい。ただし、ワニスが穴に入った場合であっても、レーザやＲＩＥ等のエッチングにより除去することは可能である。樹脂シートを加熱プレスにより接着する方法の場合は、最上層のセラミック絶縁層１ｂの孔に樹脂が流入することがないので好ましい。

下から２層目以上の絶縁樹脂層２および配線層３となる樹脂基板は、例えば以下のようにして形成する。まず、フィルム状の絶縁樹脂層２を、例えば、ガラス，セラミックスまたはシリコンからなるプレート上に接着剤によって固定する。この絶縁樹脂層２上に、フォトリソグラフィ法を用いて、Ｃｕ，ＡｌまたはＡｇからなる配線層３を形成する。または、ＲＩＥ等を用いて形成した配線層３の形状の凹部を充填して配線層３を形成すること
によって、配線層３が絶縁樹脂層２に埋め込まれた形にしてもよい。

配線層３の形成は、まず、蒸着法，スパッタリング法あるいはイオンプレーティング法等の薄膜形成法により、絶縁樹脂層２の主面の全面に、0.1μｍ〜３μｍ程度の厚みの、
例えばクロム（Ｃｒ）−Ｃｕ合金層やチタン（Ｔｉ）−Ｃｕ合金層から成る下地導体層を形成する。次に、下地導体層の上に配線層３のパターン形状の開口を有するレジスト膜を形成して、このレジスト膜をマスクとしてめっき等で銅や金等の電気抵抗の小さい金属から成る、２μｍ〜10μｍ程度の厚みの主導体層を形成する。そして、レジスト膜を剥離除去し、下地導体層の露出した部分をエッチングにより除去することで、配線層３が形成される。最上層の配線層３の表面には、外部配線１ｃと同様に、めっき法によりニッケルや金のめっき層を形成するとよい。

次に、配線層３が形成された絶縁樹脂層２の上に、さらに絶縁樹脂層２を形成する。絶縁樹脂層２を形成する方法は、上述したワニス状の樹脂を塗布する方法、または樹脂フィルムに接着剤層を形成して加熱プレスする方法のどちらを用いてもよい。いずれの方法においても、絶縁樹脂層２にビア導体４および配線層３を形成して上記工程を必要な絶縁樹脂層２の数だけ繰り返すことで、複数の絶縁樹脂層２が形成される。フィルムの樹脂を用いる方法は、複数のフィルムを一括してプレスすることが可能であり、１層毎に塗布および硬化を行なう必要がないので、製造工程を短くすることができる。

絶縁樹脂層２にはビア導体４が形成されるので、この部分には例えば、直径20μｍ〜100μｍの貫通孔が形成される。この貫通孔の形成方法は、絶縁樹脂層２に開口を有するレ
ジスト膜を形成するとともにこのレジスト膜の開口に位置する絶縁樹脂層２をエッチングすることによって、あるいはレーザを使い直接絶縁樹脂層２の一部を除去することによって形成される。このときのレーザにはエキシマレーザまたはＣＯ_２レーザ等を用いることができるが、貫通孔の内壁の形状を垂直に近く調整でき、さらに貫通孔の内壁面を滑らかに加工できる紫外線レーザで形成しておくのが望ましい。あるいは、ワニス状の樹脂を塗布する方法の場合であれば、感光性の樹脂を用いて、例えば露光により貫通孔が形成される部分以外を硬化させて、貫通孔が形成される部分の樹脂をエッチングにより除去することにより貫通孔を形成してもよい。

ビア導体４は、配線層３を形成する前に、例えば、銅等の金属粉末と樹脂を主成分とする導体ペーストを絶縁樹脂層２の貫通孔に充填しておくことにより、図１〜図４に示す例のような、貫通孔が導体により充填されたものが形成される。あるいは、配線層３を形成する際に、貫通孔の内面にも下地導体層および主導体層を形成することにより、配線層３と同時に形成してもよい。この場合のビア導体４は、絶縁樹脂層２の貫通孔の内面に被着して形成され、貫通孔は導体により充填されたものとはならない。主導体層を形成する際のめっき厚みを厚くすると、図１〜図５に示す例のような、貫通孔が導体により充填されたものとすることができる。ビア導体４を配線層３と同時に形成する場合は、貫通孔の内面に薄膜により下地導体層を良好に形成することができるように、貫通孔は絶縁樹脂層２の上面側の方が大きくなるような形状にするのが好ましい。このような形状の貫通孔は、エッチングにより貫通孔を形成する場合はエッチング条件により、レーザにより貫通孔を形成する場合はレーザの出力等の調節により、感光性樹脂を用いる場合は露光条件やエッチング条件により形成することができる。

このような絶縁樹脂層２，ビア導体４および配線層３の形成を必要な数だけ繰り返すことによって複数の絶縁樹脂層２を形成し、最上層の絶縁樹脂層２の上に配線層３の形成と同様の方法で接続用配線層３ａを形成することで、樹脂基板が作製される。

接続用配線層３ａが内部配線１ａの端部との接続部の周囲に導体の非形成部３ｂを有す
る場合は、図６（ｂ）および図６（ｃ）に示す例のように、接続用配線層３ａは、その全面にわたって非形成部３ｂを有する形状に形成すればよい。このようにすることで、接続用配線層３ａと内部配線１ａの端部とを接合材６によって接続した際に、その接続部の位置にばらつきがあっても、接続部の周囲に確実に導体の非形成部３ｂを有する接続用配線層３ａとなる。また、接続部にも非形成部３ｂがあることで、図５に示す例のように、接合材６が非形成部３ｂに入り込んで接合材６と接続用配線３ａとの接合強度が高まるのでよい。

接続用配線層３ａは、図６（ａ）に示す例のように円形状であり、非形成部３ｂを有する場合は、非形成部３ｂの形状に特に制限はなく、図６（ｂ）に示す例のような小さい非形成部３ｂが縦横に整列されて配置されたメッシュ状（網目状）としてもよいし、図６（ｃ）に示す例のような細長い形状の非形成部３ｂが整列されて配置された梯子状としてもよい。このような非形成部３ｂを有する接続用配線層３ａは、その形状に応じたレジスト膜を用いて、上記した配線層３の形成方法と同様にして形成することができる。

例えば、図６（ａ）に示す例のような、接続用配線層３ａが、直径が0.6ｍｍの円形状
であり、接合材６の接続用配線層３ａとの接続部の直径が150μｍである場合に対して、
図６（ｂ）に示す例のような、接続用配線層３ａを寸法が30μｍ□の非形成部３ｂが縦横に30μｍ間隔で配列されたもの、言い換えれば導体線幅が30μｍで、縦横の間隔が30μｍである（開口が30μｍである）メッシュ状にすると、接続用配線層３ａの面積を約20％減少させることができる。また、図６（ｃ）に示す例のような、幅が30μｍの帯状の非形成部３ｂを30μｍ間隔で配列し、非形成部３ｂの長さを非形成部３ｂの長さ方向の端部の導体の幅が30μｍとなるようにした梯子状の接続用配線層３ａとすると、同様に接続用配線層３ａの面積を約38％減少させることができる。

そして、プレート上に形成した樹脂基板の上面を下にして、上面に絶縁樹脂層２を１層形成したセラミック配線基板１と位置合わせして、接着剤層２ａにて樹脂絶縁層２同士を接着する。その後、プレートを外し、絶縁樹脂層２に埋まっている配線層３が露出するまでＲＩＥ等で絶縁樹脂層２を研磨することで、本発明の配線基板となる。

図３に示す例のように、最下層の絶縁樹脂層２にビア導体４ａを形成する場合は、上述した、上層の絶縁樹脂層２にビア導体４を形成するのと同様の方法で形成すればよい。このとき、空間５となる空所の形成と、ビア導体４ａを形成するための貫通孔の形成とを同時に行なうと、効率よく形成することができる。最下層のビア導体４ａの周囲の絶縁樹脂層２を、ビア導体４ａを形成した後にＲＩＥ等のエッチング法により除去して、空間５となる空所を大きくしてもよい。

内部配線１ａの端部と接続用配線層３ａとの電気的な接続は、図１〜図５に示す例のように、導電性の接合材６を介して行なわれる。導電性の接合材６としては、例えば、金−錫（Ａｕ−Ｓｎ）合金，金−ゲルマニウム（Ａｕ−Ｇｅ）合金，鉛―錫（Ｐｂ−Ｓｎ）合金，錫−銀（Ｓｎ−Ａｇ）合金あるいは錫−銀−銅（Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ）合金等の金属から成るはんだや、エポキシ系等の樹脂に銀（Ａｇ）あるいは銀を表面コートした銅（Ｃｕ）等の金属粉末のような導電性粒子を分散させた導電性樹脂が挙げられる。

例えば、接合材６としてはんだを用いる場合であれば、はんだペーストをセラミック配線基板１の内部配線１ａの端面の上あるいは樹脂基板の接続用配線層３ａの上に塗布して、内部配線１ａの端面と接続用配線層３ａとの間にはんだペーストを挟むように位置合わせしてリフロー加熱することによって接続することができる。このとき、上述したように、リフロー加熱時のペースト中の有機成分由来のガスによって絶縁樹脂層２が剥がれてしまう可能性があるので、はんだペーストを塗布してリフローなどにより加熱して有機成分
を除去することによってはんだバンプ等のはんだ層を形成しておき、セラミック配線基板１と樹脂基板とを位置合わせして、再度リフロー加熱等によってはんだ層を再溶融させて接合する方が好ましい。この方法は、特に、図１および図２に示す例のように、接合材６の厚みが厚い場合にはより好ましい。図３に示す例のような、最下層の絶縁樹脂層２に内部配線１ａに接続されたビア導体４ａが形成されている場合や、図４に示す例のような、内部配線１ａの端部がセラミック配線基板１の上面から突出している場合であれば、はんだ層を薄いものとすることができるので、はんだ層の形成は、蒸着法，スパッタリング法，イオンプレーティング法あるいはめっき法等の薄膜形成法により行なうことができる。

例えば、接合材６として導電性樹脂を用いる場合であれば、導電性樹脂ペーストをセラミック配線基板１の内部配線１ａの端面の上あるいは樹脂基板の接続用配線層３ａの上に塗布して、内部配線１ａの端面と接続用配線層３ａとの間に導電性樹脂ペーストを挟むように位置合わせして加熱して硬化することによって接続することができる。

接着剤層２の硬化温度と接合材６のリフロー加熱温度や硬化温度とを同程度になるようにそれぞれの材料を選択すると、樹脂基板と絶縁樹脂層２を１層形成したセラミック配線基板１との接着と、内部配線１ａの端部と接続用配線層３ａとの電気的な接続とを同時に行なうことができるのでよい。

本発明のプローブカードは、上記構成のいずれかの本発明の配線基板と、最上層の絶縁樹脂層２の上面の配線層３に接続されたプローブピンとを具備することを特徴とするものである。このことによって、より高速の検査が可能な、あるいはより高速の信号で動作する素子の検査をすることが可能なプローブカードとなる。

プローブ端子は、例えば、以下のようにして作製され、本発明の配線基板に取り付けられる。まず、シリコンウエハの１面にエッチングにより複数のプローブピンの雌型を形成し、雌型を形成した面にめっき法によってニッケルから成る金属を被着させるとともに雌型をニッケルで埋め込み、埋め込まれたニッケル以外のウエハ上のニッケルをエッチング等の加工を施すことによって除去して、ニッケル製プローブピンが埋設されたシリコンウエハを作製する。このシリコンウエハに埋設されたニッケル製プローブピンを配線基板の最上層の絶縁樹脂層２の上面の配線層３にはんだ等の接合材で接合する。そして、シリコンウエハを水酸化カリウム水溶液で除去することによって、プローブカードが得られる。

また、本発明の電子装置は、上記構成のいずれかの本発明の配線基板と、最上層の絶縁樹脂層２の上面の配線層３に接続された電子部品とを具備することを特徴とするものである。このことによって、より高速の信号で動作する電子装置となる。

電子部品は、例えばＩＣチップ等の半導体素子や水晶振動子等の圧電振動子であり、チップコンデンサ等の受動素子も必要に応じて搭載される。このような電子部品の配線層３への接続は、はんだ付けや導電性接着剤による接着、およびワイヤボンディングによって行なわれる。

１：セラミック配線基板
１ａ：内部配線
１ｂ：セラミック絶縁層
１ｃ：外部配線
２：絶縁樹脂層
２ａ：接着剤層
３：配線層
３ａ：接続用配線層
３ｂ：導体の非形成部
４，４ａ：ビア導体
５：空間
６：接合材

Claims (5)

1. セラミック配線基板の上面に複数の絶縁樹脂層と複数の配線層とが交互に積層され、前記絶縁樹脂層の上下に位置する前記配線層間がビア導体で接続された配線基板であって、前記配線層のうち、下から２層目の前記絶縁樹脂層の下面に位置する接続用配線層と、前記セラミック配線基板の内部から上面に引き出された内部配線の端部とが電気的に接続されており、前記接続用配線層と前記セラミック配線基板との間に前記絶縁樹脂層が存在しない空間があることを特徴とする配線基板。
2. 前記内部配線の端部は、前記セラミック配線基板の上面から突出していることを特徴とする請求項１記載の配線基板。
3. 前記接続用配線層は、前記内部配線の端部との接続部の周囲に導体の非形成部を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の配線基板。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の配線基板と、最上層の前記絶縁樹脂層の上面の前記配線層に接続されたプローブピンとを具備することを特徴とするプローブカード。
5. 請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の配線基板と、最上層の前記絶縁樹脂層の上面の前記配線層に接続された電子部品とを具備することを特徴とする電子装置。

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